Memória híbrida de células de ganho da Stanford: Um salto para o design de cache de CPU e GPU

Pesquisadores de Stanford estão explorando uma nova tecnologia que poderia atualizar os caches internos das CPUs e GPUs atuais. Eles estão trabalhando em uma memória de célula de ganho híbrida - uma mistura perfeita de tecnologia SRAM e DRAM - projetada para resolver os problemas que os caches SRAM enfrentam atualmente.

O professor Philip Wong, que lidera o projeto e leciona Engenharia Elétrica em Stanford, aponta um grande desafio no design moderno de GPUs: o "problema da parede de memória" Esse problema diz respeito ao incômodo e ao alto custo de energia para extrair dados da DRAM mais lenta para o cache rápido, porém menor, baseado em SRAM. Esse gargalo faz com que os pesquisadores procurem substitutos para a SRAM que ofereçam melhor desempenho.

Outra dor de cabeça com a SRAM é o seu tamanho. Os chips atuais usam muito espaço para a SRAM, que ocupa seis transistores por bit (quatro para armazenar os dados e dois para gerenciar o acesso). Por outro lado, a DRAM pode armazenar dados com apenas um transistor e alguns componentes extras, embora tenha a irritante peculiaridade de precisar de atualização constante para manter os dados vivos.

É aí que a memória híbrida de célula de ganho entra em cena, prometendo alguns benefícios significativos:

• Aumento da densidade de armazenamento: A principal vantagem da memória de célula de ganho é seu potencial para maior capacidade de armazenamento, o que é crucial para caches de baixo nível.
• Aumento do desempenho: Os caches maiores reduzem o tempo de transferência de dados da DRAM do sistema para a CPU ou GPU, melhorando o desempenho geral e reduzindo a latência.
• Eficiência energética: A tecnologia promete resolver os problemas de consumo de energia associados às arquiteturas de cache atuais.

Os pesquisadores acreditam que essa tecnologia poderá revolucionar os futuros projetos de CPU e GPU, ampliando as capacidades de cache de baixo nível para além do que é possível atualmente.

Além disso, a memória de célula de ganho híbrida funciona bem com técnicas de empilhamento 3D - como o 3D V-Cache da AMD - abrindo a porta para aumentos de capacidade ainda maiores. Essa combinação poderia afetar significativamente o desempenho do processador em uma série de tarefas de computação.

Se tudo correr como o esperado, essa pesquisa poderá abrir caminho para uma nova era na arquitetura de computadores, resolvendo alguns dos problemas de velocidade e eficiência de longa data que têm prejudicado os sistemas modernos.